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1、擠壓揉搓式板栗脫殼機(jī)的設(shè)計(jì) 黃金艷 王 剛 （臨沂大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 ，山東 臨沂 276005） 【摘 要 】近年 來(lái) 板 栗 深 加 工 產(chǎn) 業(yè) 蓬 勃 發(fā) 展 ，對(duì) 于 板 栗 仁 的 需 求 使 得板 栗 脫殼 機(jī) 械 應(yīng) 運(yùn) 而 生 ，市場(chǎng) 上現(xiàn) 有 的 板 栗 脫殼 機(jī) 都有 其 各 自 的 缺 點(diǎn) 。 通 過(guò) 對(duì) 現(xiàn) 有 板 栗 脫殼 方 法 的 研 究[2-6]，以 提 高 脫殼 率 和 整 仁 率 為 目 的 ，將 擠 壓 脫殼 法 與 揉 搓 法 有 機(jī) 結(jié) 合 ，得到 擠 壓 揉 搓 式 板 栗 脫殼 機(jī) 。 該 機(jī) 主 要 由擠 壓 輥 筒 和

2、 揉 搓 輥 筒 構(gòu) 成 ，并 在 擠 壓 輥 筒 的 滾 動(dòng) 面 上設(shè) 計(jì) 了 滾 花 處 理 ，以 增 加 輥 筒 與 板 栗 接 觸的 粗 糙 度 。 該 機(jī) 無(wú) 論 是 從 組 成 結(jié) 構(gòu) 、工 作 原 理 還 是 技 術(shù) 參 數(shù) 等 方 面 分 析 ，具 有 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 、使 用 方 便、功 能 強(qiáng) 以 及 制 造 成 本 低等 優(yōu) 點(diǎn) 。 【關(guān) 鍵 詞 】板 栗 ；輥 筒 ；擠 壓 ；揉 搓 ；脫殼 【Abstract】Chestnut deep processing industry in recent years, the booming demand for c

3、hestnut chestnut shelling machinery for making emerged on the market chestnut shelling machine has its own drawbacks. Through the study of existing methods chestnut shelling [2-6], shelling rate and to increase the rate of the purpose of the whole kernel will squeeze and knead method shelling la

4、w combine to get squeezed rub style chestnut shelling machine. It consists of squeeze rollers and roller constitute rub and squeeze roller rolling surface knurled handle designed to increase the contact roller with chestnut roughness. Whether it is in terms of the composition of the aircra

5、ft structure, working principle or technical parameters analysis, has a simple structure, easy to use, powerful and low cost manufacturing. 【Key words】Chestnut；Roller；Extrusion；Rub；Shelling 0 引 言 力 作 用 下 ，物料先通過(guò)擠壓輥筒與機(jī)殼內(nèi)壁軋板形 成的間隙受到擠壓 作 用 ，從而使栗殼破裂 ，然后垂直下落進(jìn)入揉搓輥筒 ，在揉搓輥筒內(nèi)板 栗 受 到 擠 壓 、碰 撞 、打擊等作用使得

6、栗殼與栗仁分離 ，接著通過(guò)調(diào)節(jié)出 料調(diào)節(jié)板使栗殼 、栗 仁 混合物從揉搓輥筒內(nèi)排出 ，經(jīng)由緩沖板落向網(wǎng) 篩 ，在殼仁混合物下落過(guò)程中 ，殼仁混合物受到來(lái)自 風(fēng)機(jī)的氣流作用 ， 質(zhì)量較輕的栗殼 及殼渣被吹入出殼口 ， 質(zhì)量重的板栗仁由出料斗排 中國(guó)特產(chǎn)的板栗分布廣泛 ，品 質(zhì) 優(yōu) 良 。 它 的 風(fēng) 味 雋 美 ，甜 香 可 口 ， 宋代詩(shī)人范成大曾用詩(shī)句 “柴爛山梨紅皺棗 ，總 輸 易 栗 十 分 甜 ”來(lái) 贊 美 板 栗 的 味 道 。 不 僅 如 此 ，板栗的食用方法多樣 ，且 富 含 蛋 白 質(zhì) 、維 生 素 C 和 多 種 礦 物 質(zhì) ，具 有 保 健 的 功 效 ，

7、營(yíng)養(yǎng)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值都很高 ，深 受 大 眾 的 喜 愛(ài)[1]。 近 些 年 來(lái) ，我國(guó)的板栗種植面積和板栗的產(chǎn)量都飛速增加 。 然 而 ， 新鮮板栗不易貯存 ， 極易發(fā)生霉變腐爛從而造成經(jīng) 濟(jì)上的巨大損失 ， 想要解決這一問(wèn)題并且獲得更高的經(jīng)濟(jì)收益必須進(jìn)行深 加 工 處 理 ，其 中去殼處理是第一步也是非常重要的一步 。 由于缺乏成熟的板栗脫殼 去 衣 機(jī) 械 ，阻礙了板栗的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展 。 出 。 從而實(shí)現(xiàn)了板栗的脫殼以及殼仁分離 。 1 脫殼方法的選擇 目前的板栗脫殼方法主要有灼燒法 、激 光 法 、化 學(xué) 腐 蝕 法 、微 波 法 和 機(jī) 械 法 。 其中前四種方法

8、由于具有加工成本高 ，結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ，安 全 性 低 等 缺 點(diǎn) ，并不適合個(gè)體戶 以及小型板栗加工企業(yè)使用 ，而 機(jī) 械 脫 殼 法 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 、使 用 方 便 、成本低廉易推廣 。 機(jī)械脫殼法包括 剪 切 法 、擠 壓 法 、沖 撞 法 、揉 搓 法 、撕 扯 法 等[6]。 板栗與其它堅(jiān)果不同 ，在它的外殼與栗仁之間還 有一層紅衣與之 緊 密 結(jié) 合 ，無(wú)法直接進(jìn)行機(jī)械脫殼 。 在機(jī)械脫殼之前 先將板栗進(jìn)行外 殼 表 面 劃 割 ，然后進(jìn)行板栗干燥處理以使板栗脫水從 而使板栗的紅衣 與外殼結(jié)合而與栗仁分離 。 經(jīng)過(guò)干燥后的板栗殼較脆經(jīng)適當(dāng)擠壓會(huì)自 然 裂

9、，但殼仁不易分離 。 因此本機(jī)選用擠壓與揉搓結(jié)合的方法 ，使 經(jīng) 過(guò) 表面劃割和干燥后的板栗先受到擠壓輥筒的擠壓作用破 殼 ，再 進(jìn) 入 揉 搓輥筒實(shí)現(xiàn)殼仁分離 。 圖 1 擠壓揉搓式板栗脫殼機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 Fig.1 Structure diagram of squeezed rub style chestnut shelling machine 1.進(jìn) 料 斗 ；2.擠 壓 輥 筒 ；3.揉 搓 輥 筒 ；4.出 料 調(diào) 節(jié) 板 ；5.緩 沖 板 ；6.篩 網(wǎng) ；7.出 殼 口 ；8.出 仁 口 ；9.風(fēng) 機(jī) ；10.帶 輪 ；11.可 調(diào) 軋 板 ；12.擠 壓 輥 筒 ；1

10、3.揉 搓 輥 筒 ；14.螺 旋 筋 板. 主 要 技 術(shù) 參 數(shù) 材 料 選 擇 由于所加工的板栗硬度較低 ，故本板栗脫殼機(jī) 構(gòu)所用的機(jī)殼以及 3 3.1 總 體 設(shè) 計(jì) 2 擠 壓 輥 筒 、緩 沖 板 、揉搓輥筒均采用 45 鋼即可滿足使用要求[4]。 而 與 擠 壓輥筒配合工作的軋板則采用工程塑料 ， 原 因 是 45 鋼硬度較高彈性 較 差 ，對(duì)板栗的擠壓力較大 ；工程塑料硬度較低彈性較 好 ，對(duì) 板 栗 的 擠 壓 力 較 45 鋼 小 。 若輥筒和軋板都采用 45 鋼 ，板栗的破殼率較高 ，但 同 時(shí)板栗仁的破損率也高 ；若都使用工程塑料 ，則會(huì)造

11、成破殼不充分 。 故 擠 壓 輥 筒 選 擇 45 鋼 材 料 ，軋板采用工程塑料 ，這 樣配合使用板栗的破 殼 率 較 高 ，而 破 損 率 較 低 。 該機(jī)主要由擠壓輥筒 、 揉搓輥筒以及安裝在機(jī) 架下部的電動(dòng)機(jī) ， 主動(dòng)輪及傳動(dòng)皮帶 ，加之安裝在機(jī)架上的進(jìn)料斗 、機(jī) 殼 、風(fēng) 機(jī) 、篩 網(wǎng) 、出 殼 口 、出 仁 口 、緩 沖 板 等 構(gòu) 成 。 要點(diǎn)是擠壓輥筒的滾動(dòng)面 上 滾 花 處 理 ， 以增加輥筒與板栗接觸的粗糙度 ，并在與擠壓輥筒相 對(duì)的機(jī)殼內(nèi)壁上 裝 有 軋 板 （軋板通過(guò)螺栓 連接在機(jī)殼內(nèi)壁上 ，通過(guò)調(diào)整螺栓可調(diào)節(jié)軋 板與擠壓輥筒之間間隙 ）。 該機(jī)設(shè)計(jì)了

12、兩個(gè)傳動(dòng)軸 ，傳 動(dòng) 軸Ⅰ安 裝 在 機(jī) 架 上 ， 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸Ⅰ運(yùn)轉(zhuǎn)并使安裝在其上的 揉 搓 輥 筒 工 作 ，揉 搓輥筒內(nèi)部安裝有螺旋筋板 ，出料調(diào)節(jié)板安裝在揉搓輥 筒 側(cè) 面 。 揉 搓 輥筒安裝在傳動(dòng)軸Ⅱ上 ，傳 動(dòng) 軸Ⅱ的動(dòng)力由安裝在傳 動(dòng) 軸 Ⅰ一 端 的 主 動(dòng) 輪 ，通過(guò)皮帶傳給安裝在傳動(dòng)軸Ⅱ一 端 的 從 動(dòng) 輪 。 位 于 傳 動(dòng) 軸Ⅱ上 的 擠 壓 輥 筒 上 ，裝有機(jī)殼和進(jìn)料斗 ，二者用小螺桿連為一 體 ；主 動(dòng) 輪 與 從動(dòng)輪間套有皮帶防護(hù)罩 ；機(jī)架下部制作了栗仁出仁 口和栗殼的出殼 口 。 其 中 機(jī) 殼 、進(jìn) 料 斗 、出 殼 口 、出

13、仁 口 、皮 帶 防 護(hù) 罩 ，緩沖板均連接固 定 在 機(jī) 架 上 。 這 樣 ，就構(gòu)成一個(gè)擠壓揉搓式板栗脫殼機(jī) 。 使 用 時(shí) ，將 經(jīng) 過(guò) 劃 割 、干燥和分級(jí)處理后的板栗從板栗脫殼機(jī)頂 部的進(jìn)料斗均勻不間斷的送 入 （若一次性進(jìn)料太多 ，會(huì)造成板栗堵塞 在料斗的進(jìn)料口處無(wú)法順利進(jìn)入工作腔內(nèi)進(jìn)行破殼 ）， 在 輥 筒 的 旋 轉(zhuǎn) 3.2 擠壓輥筒的速度 擠 壓 輥 筒 的速度對(duì)于板栗脫殼效率和栗仁的破損率有著非常重 要 的 影 響 。 速度過(guò)高可以提高板栗的破殼率 ，但 同 時(shí)也會(huì)造成大量的 栗 仁 破 損 ；速 度 過(guò) 低 則 會(huì)造成破殼不充分 ，從而影響

14、脫殼率 。 經(jīng) 過(guò) 試 驗(yàn) ， 當(dāng)擠壓輥筒的速度大于 340r/min 時(shí)會(huì)使栗仁破損率大大增加 ，所 以應(yīng)控制好擠壓輥筒的轉(zhuǎn)速 。 電 動(dòng) 機(jī) 選 擇 在 本 設(shè) 計(jì) 中 ， 考慮到實(shí)際情況 ， 主 軸 轉(zhuǎn) 速 在 300r/min 左 右 為 宜 。 電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)能在規(guī) 定的調(diào)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)均勻的 、連 續(xù) 的 、無(wú) 級(jí) 調(diào) 速 ，并能輸出額定轉(zhuǎn)矩 ，在運(yùn)行中當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩變動(dòng) 時(shí) （下 轉(zhuǎn) 第 150 頁(yè) ） 3.3 科技視界 Science & Technology Vision 120 Science & Technology Vision 科

15、技 視 界 科技·探索·爭(zhēng)鳴 機(jī)械與電子 成與對(duì)方用戶的連接 ，建 立 通 信 信 道 。 信 息 經(jīng) 信關(guān)按協(xié)議處理后送往交換機(jī) ， 交換機(jī)將數(shù)據(jù)送往兩個(gè) 16 路 調(diào) 制 器 ，調(diào)制器完成對(duì)數(shù)據(jù)的信息處理 、基 帶 處 理 、擴(kuò) 頻 調(diào) 制 后 ， 形 成 中 頻 為 70MHz 的已調(diào)合路信號(hào) （2 個(gè) 中 頻 ，各 含 16 路 ），送 往 中 頻 合 路 器 ，合路后經(jīng)上變頻處理成 S 波 段 信 號(hào) ，經(jīng) 高 功 率 放 大 （HPA）后 ， 由 S 波段天線發(fā)向衛(wèi)星 。 衛(wèi)星收到信關(guān)站所發(fā)的信號(hào)后 ，進(jìn) 行 放 大 、變 頻 ，處 理 成 頻 率 為 L1/L2 的

16、射頻信號(hào)發(fā)向用戶 。 用戶端接收到衛(wèi)星所 發(fā)來(lái)的微弱信號(hào)后 ，經(jīng) 低 噪 放 （LNA）、變 頻 處 理 成 頻 率 為 70MHz 的 中 頻 信 號(hào) ，經(jīng) 解 調(diào) 、信 道 處 理 、信息還原后得到對(duì)方所發(fā)的 語(yǔ) 音 、數(shù) 據(jù) 、短 消息等信息格式 。 終端接入流程舉例 ，見(jiàn) 圖 5。 結(jié) 束 語(yǔ) 4 圖 4 系 統(tǒng) 工 作 原 理 基 于 “北 斗 ”的衛(wèi)星移動(dòng)通信試驗(yàn)系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)是利用現(xiàn)有衛(wèi)星 的冗余資源開(kāi)發(fā)的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng) 。 “北 斗 ”是我國(guó)唯一在軌運(yùn)行的 擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 L 波 段 衛(wèi) 星 系 統(tǒng) ，該試驗(yàn)系統(tǒng)利用 其 有 限 的 寶貴資源需要進(jìn)行

17、研究和試驗(yàn) ，為將來(lái)發(fā)展衛(wèi)星通 信領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)奠 定了一定的理論和實(shí)踐基礎(chǔ) 。 S 【參 考 文 獻(xiàn) 】 ［1］李 銳.對(duì)衛(wèi)星通信及衛(wèi)星信道的論述[J]. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品 ，2009(13). ［2］譚 述 森.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展與思考[J]. 宇 航 學(xué) 報(bào) ，2008(02). ［3］張 婷,張 健,董 晶 晶.北斗終端的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)淺談 [J]. 數(shù) 字 通 信 世 界 ，2011 (06). ［4］陳 向 東.北斗民用前景分析[J]. 衛(wèi) 星 與 網(wǎng) 絡(luò) ，2011(05). ［5］江 彩 英, 黃 永 玉,謝 丹,郭 曉 佳.北斗衛(wèi)星應(yīng)急 通信傳輸試點(diǎn)建設(shè)

18、 [J].氣 象 科 技 ， 2013(05). ［責(zé) 任 編 輯 ：曹 明 明 ］ 圖 5 移動(dòng)用戶間呼叫基本流程 （上 接 第 104 頁(yè) ） 學(xué)會(huì)數(shù)學(xué)知識(shí)也會(huì)用數(shù)學(xué)知識(shí)指導(dǎo)實(shí)踐的合格 的 當(dāng) 代 大 學(xué) 生 。 S 138-140. ［5］易 同 貿(mào).高職經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)課程改革與研究[J].科 教 文 匯,2014,21:39-40. ［6］鄭 學(xué) 高,黃 燕 蘋,劉 傳 遞 ,等 .論數(shù)學(xué)建模與素質(zhì)教育 [J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)報(bào) :社 會(huì) 科 學(xué) 版,2005,9:146-148. ［7］陸 建 秀,馮 滿 云,付 小 勇.高職院校學(xué)生的數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽與素質(zhì)教育 [J

19、].職 教 論 壇,2010,17:63-64. ［8］林 莊.數(shù)學(xué)建模教學(xué)與素質(zhì)教育[J].引 進(jìn) 與 咨 詢,2005,12:44-45. ［9］梅 銀 珍 ,王 鵬 ,高 玉 斌 .淺談數(shù)學(xué)教育與素質(zhì)教育 [J].中 北 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) :社 會(huì) 科 學(xué) 版,2005,21(3):96-97. 【參 考 文 獻(xiàn) 】 ［1］李 應(yīng) 求,謝 圣 英.關(guān)于工科高等數(shù)學(xué)教育改革的一些思考[J].大 學(xué) 數(shù) 學(xué),2014,30 (1):53-55. ［2］靳 正 大.關(guān) 于 CMS92 會(huì) 議 及 加 拿 大 、美國(guó)的高等數(shù)學(xué)教育改革 [J].大 學(xué) 數(shù) 學(xué) , 1993,4. ［3

20、］李 薇.數(shù)學(xué)建模思想融于高等數(shù)學(xué)教學(xué)的 探 索 與 實(shí) 踐 [J].商 場(chǎng) 現(xiàn) 代 化 ,2005,4: 226-227. ［4］房 小 棟.信息技術(shù)在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].洛陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào),2014,33(8): ［責(zé) 任 編 輯 ：湯 靜 ］ （上 接 第 120 頁(yè) ）可通過(guò)控制器的負(fù)反饋控制系 統(tǒng)使輸出轉(zhuǎn)速基本不 變 ，所以選用電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)來(lái)提高板栗脫殼機(jī)工作的 穩(wěn) 定 性 。 因 此 選 用 YCT132-4B 型電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn) 軸 工 作 。 其 速 度 調(diào) 節(jié) 區(qū) 間 為 125～1400r/min，額 定 轉(zhuǎn) 矩 9.5N·m，功 率 為

21、 1.5kW。 【參 考 文 獻(xiàn) 】 ［1］張 宇 和,柳 鎏,梁 維 堅(jiān),張 育 明.中 國(guó) 果 樹(shù) 志·板 栗[M]．榛 子 卷.北 京 :中 國(guó) 林 業(yè) 出 版 社,2005． ［2］張 黎 驊,張 文,茍 文.麻風(fēng)果脫殼機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J].西 南 大 學(xué) 學(xué) 報(bào),2010,32 (9):148-151． ［3］黃 武 強(qiáng),吳 韶 棠,陳 永 嘉 ，等.手動(dòng)銀杏脫殼機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn) [J].仲 愷 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 院 學(xué) 報(bào),2009,22(1):24-27． ［4］朱 立 學(xué),羅 錫 文,劉 少 達(dá).軋 輥-軋板式銀杏脫殼機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與試驗(yàn) [J].農(nóng) 業(yè) 工 程

22、學(xué) 報(bào),2008,24(8):139-142． ［5］ 楊 雪 銀 . 基于有限元方法的板栗破殼機(jī) 理 的 研 究 [D]. 武 漢 : 華 中 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) , 2005. ［6］袁 越 錦 ,徐 英 英 ,黨 新 安 ，等 .板栗脫殼技術(shù)與破殼機(jī)理研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) [J].食 品 工 業(yè) 科 技,2008,29(10):301-304． ［7］ 王 濤 , 李 粵 , 符 志 宏 ， 等 . 果 殼 分 離 機(jī)械研究發(fā)展?fàn)顩r綜述 [J]. 中 國(guó) 農(nóng) 機(jī) 化 , 2012,5:27-29． ［8］張 榮 榮,李 小 昱,王 為.基 于 揉 搓方法的板栗破殼性能的試驗(yàn)研究

23、 [J].農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào),2007,23(5):177-179． 破殼試驗(yàn)效率與其他原理的機(jī)械式板栗脫殼機(jī)的比較 經(jīng) 試 驗(yàn) 得 出 ， 本擠壓揉搓式板栗脫殼機(jī)的平均脫殼率為 95%，整 仁 率 為 90%，擠 壓 式 板栗脫殼機(jī)的平均脫殼率為 81% ， 整 仁 率 86% ， 揉搓式板栗脫殼機(jī)的平均脫殼率為 85%， 整 仁 率 84%。 通 過(guò) 比 較 可 知 ，本擠壓揉搓式板栗脫殼機(jī)大大提高了板栗的脫殼 率且?guī)缀鯖](méi)有降 低 整 仁 率 。 顯然本擠壓揉搓式板栗脫殼機(jī)的綜合性能是最好的 。 4 總 結(jié) 本文的創(chuàng)新點(diǎn)是進(jìn)行了板栗脫殼機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì) ，將 傳 統(tǒng) 的 擠 壓 脫殼法與揉搓法有效的結(jié)合起來(lái) ，首先采用輥筒擠壓 使干燥后的板栗 破 殼 ，然 后 通 過(guò) 揉 搓 、相互碰撞使栗仁栗殼分離 ，最 后 通過(guò)篩網(wǎng)和風(fēng)機(jī) 實(shí) 現(xiàn) 殼 仁 分 離 ，大大的提高了板栗脫殼率 。 當(dāng) 然 板 栗 的干燥程度對(duì)于 板栗脫殼率的影響顯著 ，適當(dāng)干燥板栗對(duì)于提高板栗 的脫殼率和降低 破損率是至關(guān)重要的 。 S 5 ［責(zé) 任 編 輯 ：薛 俊 歌 ］ 科技視界 Science & Technology Vision 150